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范玉山
（重庆市设计院,重庆 400015）
摘 要：随着城市化进程的不断加快,高层建筑已经成为城市建筑的主体.高层建筑在发挥其优势的同时也存在不可忽视的问题,即容易遭受雷击,因此,科学合理地设计防雷方案具有重要意义.文章首先探讨了雷击对高层建筑的破坏作用,重点探讨了高层建筑中电气设计的防雷方案,旨在为设计人员提供参考.
关键词：电气设计；防雷技术；高层建筑；城市建筑；防雷方案 文献标识码：A
中图分类号：TU208 文章编号：1009-2374（2015）15-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.005
随着我国城市人口的不断增多,日益紧张的城市土地资源要求设计更多的高层建筑,高层建筑也因此成为城市建筑的主体.在高层建筑的设计中,一项重要的内容是防雷设计,由于其楼层多、高度高,容易遭受雷击,给人们的生命财产安全构成威胁,进行科学合理并且深入的高层建筑电气防雷设计十分必要,本文即是对此展开的论述.
1. 雷击的危害
作为一种自然放电现象,雷击的威力巨大,为了避免雷击对地面上的建筑物造成伤害,高层建筑物需要进行防雷设计.雷击的破坏主要通过以下四种方式表现出来：首先是直击雷,直击雷发生在带电云层与高层建筑物之间,是一种直接的放电现象,会在极为短暂的时间内产生强大的电流；此时,如果建筑物进行了有效的防雷设计,直击雷造成的破坏会大大减小,否则将会引起整座建筑物的摧毁或毁灭性的火灾.其次是雷电波的入侵,通过电缆线、天线等,雷电可以传导出来从而发生放电现象,它也会在较短的时间内产生强大的电流,从而对流过的地方造成破坏.再次是感应过电压,雷电发生以后,有些显露在外的线缆、金属管道等会感应到该雷电压,形成一定强度的感应磁场,对电子设备的正常工作造成影响,如电子资料和数据的破坏、电子系统的损坏等.最后是地电位反击,当雷电作用在避雷装置上后,接地网在较短的时间内需要承受较高的电压,该过程会对电气设备造成危害.
2. 高层建筑对防雷的要求
高层建筑作为一种特殊且重要的建筑物,具有以下四个特点：首先是功能多,大部分高层建筑集居住、娱乐、商业及办公于一体；其次是配套设施较多,由于高层建筑的功能多,相应的配套设置也多,为了保证高标准和舒适的生活空间,常常要配备空调机房、制冷机房、生活及消防水泵房等设施；再次是人员密度高,高层建筑中居住着大量人员,在文化论文范文所更甚；最后是保安要求高,由于高层建筑居住着大量的人员,拥有较多的贵重设备,因此要保证高度安全.以上这些特点决定了高层建筑防雷需要满足两方面的要求：首先是建筑物自身的安全可靠.在进行高层建筑防雷设计时,要做到安全可靠,保证防雷设备能够充分发挥作用；其次是防雷装置要尽可能的简单,以利于施工.通常情况下,高层建筑采用的是钢筋混凝土或钢结构,可以对这些结构进行充分利用,将其作为防雷装置的一部分,做到既安全又经济.
3. 直击雷防护设计
3.1 直击雷防护
一般情况下,针对高层建筑的直击雷防护,采用的是避雷带（网）作为接闪器,也即是：依据防护等级,将尺寸合适的避雷带（网）安装在建筑物顶部四周容易遭受到雷击的地方.在实际操作中,由于建筑物上存在一些非金属设备,如用电器、冷却塔和空调散热器等,这些设备不在保护范围之内,需要另外安装避雷针进行相应的保护.在进行避雷针高度设计时,受限于屋面范围,不能单一地将屋面看成是滚球支撑面,此时可以采用作图法进行计算.表1给出了高层建筑直击雷防护装置和滚球计算半径；表2给出了直击雷防护设置及滚球计算半径.可以看出,相同类别和级别的避雷带尺寸、引下线间距、滚球计算半径是不同的,不能将两者混为一谈.
3.2 侧击雷防护
一级高层建筑和二级高层建筑的高度已经不适宜采用滚球计算半径,其侧面容易受到雷击,所以对于这两类建筑物的防雷设计要重点关注侧击雷的防护.上文已经指出,高层建筑一般采用的是钢筋混凝土结构,利用这些钢筋作为引下线是合理的选择.根据规范的规定,需要每间隔三层楼,将相对应的金属管道和钢筋柱子作为引下线进行等电位连接.对于30m以上的部位,钢构架、金属门窗和栏杆等要与引下线作等电位连接.
4. 防雷接地合理设计
4.1 接闪带及接闪网
在敷设接闪带和接闪网时,要沿着屋顶的屋角、屋脊等容易遭受到雷击的部位进行敷设.通常情况下,进行高层建筑物的屋顶直击雷防护设计时,可以沿着屋顶周边外墙的外表面或者是屋檐边垂直面上敷设接闪带,将接闪网设置在屋顶的中间,另外,在经过伸缩时,应该安装相应的补偿连接装置.在屋面接闪器网格尺寸的设计上,要严格按照建筑物的防雷等级设置.如果采用暗敷,要控制好埋设的深度；依据设计经验,通常设定为天面水平层下30～50mm；要做在防水层上保温层下.如果埋设的过深,将无法取到良好的接闪效果.如果高层住宅的屋顶采用的是斜屋面瓦盖,布置接闪器时要注意屋檐、屋角等地方的接闪器不能采用暗敷.通常情况下,在高层建筑中,接闪器不能利用屋顶周边混凝土内的钢筋.
4.2 接闪杆
在新设计规范中,在高层建筑屋顶上安装接闪杆时,应该采用热镀锌圆钢或钢管,将接闪端制作成半球状,其弯曲半径在4.8～12.7mm之间.高层建筑时刻遭受自然界的空气、雨雪、太阳辐射等危害,因此,在设计接闪杆时要充分考虑这些因素对其荷载的影响,采用防腐蚀、抗氧化、高物理强度和耐高能量的材料,保证构件的牢固连接,减少损耗.此外,还要定期对接闪杆的安全可靠性进行检查,保证其有效性.高层建筑物上的接闪杆在引雷防护的同时还会产生一些负面效应；如：产生感应雷、增加遭受雷击的概率、出现地电位反击等,将会导致附近的电子设备受到破坏.因此,高层建筑物上要尽可能的少安装接闪杆.
避雷带:高层建筑施工动画
4.3 金属屋面
在现代高层建筑中,为了实现美观的效果,很多外墙采用了玻璃幕墙或是金属.幕墙上的封口位于墙外侧,是屋顶周边的范畴,容易遭受到雷击.此外,幕墙与墙外侧之间的封顶金属板都是导体,具有较大的面积,可以将其作为接闪器加以利用.高层建筑要充分利用屋顶的金属板作为接闪器,此时应该满足：板之间连接要保证长久的电气贯通,金属板无绝缘被覆层.参考相关标准,高层建筑顶作为接闪器的铝板厚度应以2.5～3mm比较适宜.
5. 结语
当下,随着城市化进程的不断加快,我国的高层建筑数量在急剧增加,这显然会增加建筑物遭受雷击的概率,防雷设计已经成为高层建筑设计的重要内容.此外,高层建筑中的电气设备越来越多,在防雷设计中也要充分考虑到这一点.本文探讨了雷击对高层建筑的破坏作用,重点探讨了高层建筑中电气设计的防雷方案.
总之,加强高层建筑电气设备中的防雷设计十分有必要,电气设备人员应该积极学习国内外的设计经验,不断提高设计的安全可靠性和科学合理性.
参考文献
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作者简介：范玉山（1983-）,男,河南南阳人,供职于重庆市设计院,研究方向：电气.
（责任编辑：周琼）
总结：本论文为您写高层建筑防雷毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
避雷带引用文献:
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[2] 防雷本科毕业论文范文 高层建筑和防雷方面有关自考毕业论文范文8000字
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